JP2009121032A - 耐水吸音パネル材 - Google Patents

Abstract

【課題】ハニカム材のセルに連通気泡を有する発泡体を充填して芯材とし、該芯材の一方の面に金属繊維マットを、他方の面に非通気面材を配置して成る吸音パネル材（以下「原型吸音パネル材」という）に耐水性を付与するため、該金属繊維マット面をフィルムで覆う場合に、フィルムの介在による吸音性能の低下を防止し、又は若干とも向上できるフィルム支持構造を具えた耐水吸音パネル材を提案する。
【解決手段】金属繊維マット(２)面を防水用の極薄フィルム(６)で覆うために該マットの周縁部に薄い額縁状枠板(１５)を取り付け、枠板面にフィルムを載せてフィルムが弛みを伴う状態で周囲を接合し、さらにフィルム面を開口部を有する保護板(７)で覆い、且つフィルムは保護板下面と金属繊維マット上面とが枠板を介して作る空隙内で音響振動自在に緩く挟持しつつ、フィルム面をリベット(１４)で局所的に拘束する。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐水性と吸音性を兼有するパネル状壁面材に関する。

建物の内壁や床、間仕切や防音室の壁等は、音響エネルギーを反射させずに吸収・減衰させる性能（以下「吸音性」という。）が求められる。そのような壁材料にはグラスウールや金属繊維、スポンジ又は発泡体等の吸音材が用いられる。これらは通常、吸音性と共に水分等の各種物質を吸収(着)し易い性質を持つ。

防音壁等が雨水や散水に晒されると、吸音材が水を含み、吸音性能の大幅な低下が避けられない。この現象を防止するには、吸音材への水の侵入を阻止しなければならない。しかし、吸音のためには、音響エネルギーを極力反射させずに吸音材の中へ取り込まねばならず、ここに両立し難い関係が生じる。通常はフィルム等を用いて水を遮断しようとすれば音も一緒に遮断されるからである。

一方、現状の屋外用防音構造体は、コンクリート系、金属系、樹脂系等、面密度の高い材料で構成され騒音を反射させるものが主体である。しかし、反射による遮音より吸音の方が騒音対策上好ましいにも拘わらず現状であるのは、吸音構造体は水濡れに弱く、特に屋外用では上記のように水濡れ防止が簡単でないためと考えられる。

特開平１０−１８３５３９号公報： 半円筒状吸音材の凸面を音源に向けて併列する屋外用吸音パネル材の例である。”例えば３２Kg/cm3、１００ｍｍ厚のグラスウールを４ＫＨｚの周波数の音波に対面したとき、２１μｍの防水フィルムがあると６０％も吸音率が低下することがある”旨記されている(［００１４］)。 特開平７−３９０６号公報： ガラスウール層を不織布で覆い、表面クロスと不織布の間又はガラスウールと不織布の間にフィルムを介在させて、タバコの煙等微粒子の侵入を防止する屋内用吸音パネル材の例である。”フィルムは不織布に点状に接着されているため、吸音パネルとしての吸音機能を著しく低下させることはない”と記されている(［０００５］)。

ハニカム材のセルに連通気泡を有する発泡体を充填して芯材とし、該芯材の一方の面に金属繊維マットを、他方の面に非通気面材を配置して成る吸音パネル材（以下、「原型吸音パネル材」という）に耐水性を付与するため該金属繊維マット面をフィルムで覆う場合に、フィルムの介在による吸音性能の低下を防止し、又は若干とも向上できるフィルム支持構造を具えた耐水吸音パネル材について提案する。

金属繊維マット面を防水用の極薄フィルムで覆うために該マットの周縁部に薄い額縁状枠板を取り付け、枠板面にフィルムを載せてフィルムが弛みを伴う状態（蛇腹状の折れ目を設けても良い）で周囲を接合し、さらに、フィルム面を開口部を有する保護板で覆い、且つ保護板と金属繊維マットとが枠板を介して作る空隙内で、フィルムの垂直方向を音響振動自在に緩く挟持しつつ、フィルム面を局所的に拘束する。

金属繊維マットの周縁部に額縁状枠板を取り付ける理由は、フィルムの周辺部をマット面から浮かせてフィルムの音響振動が規制されることを防ぐため。フィルム周辺部を弛みを伴う状態で枠板に接合する理由は、フィルム周辺部からの水の侵入を防止しつつ、フィルムを音響的に自由に振動できる状態に置くためである。

さらに、金属繊維マット上の空隙内でフィルムの垂直方向を音響振動自在に緩く挟持する理由は、フィルム中央部でのフィルムの音響振動を規制しないため。フィルム面を局所的に拘束するのは、空隙内でフィルム面が水平方向にズレることを防止するためである。このようにして吸音性を高く維持しつつ、原型吸音パネル材に耐水性を付与する。

図６は、２種類の吸音パネル材について実測した垂直入射吸音率（ＪＩＳＡ１４０５）のグラフである。曲線Ａは本発明の耐水吸音パネル材(発明品)に関するもの、曲線Ｂは耐水性付与前の原型吸音パネル材(原型品)のものである。両者の差が±０の３１５０Ｈｚ、僅かの低下を見た４０００Ｈｚ以外の各周波数では、発明品の吸音率が原型品の値を上回った。つまり防水のためのフィルム等の付加要素は吸音率を大きくは低下させず、逆に全域的に若干の向上が達成された。

曲線Ａ、Ｂ間の差はフィルム等付加要素による吸音率への概ねプラスの寄与を表す。これに対し、特許文献１等で紹介された従来の成績は大幅なマイナスの寄与であった。寄与の方向は、付加要素の振動容易性の程度によりプラス（吸音の増大）にもマイナス（反射の増大）にもなりうることから、振動容易性を高めて従来の大幅マイナス寄与を若干のプラス寄与に、又は周波数によってはゼロ近辺にまで改善したのが上の結果であり、本発明の効果である。

（第１実施形態）
防水フィルムの面の局所的拘束は、孔明き板とフィルムと金属繊維マットとを貫通するリベットによる（請求項２）。リベットは軸方向のフィルムの動きを強く拘束せず、主として軸に直交する水平方向の動きを拘束する。

（第２実施形態）
保護板は、厚さが概ね１ｍｍで、開口率が少なくとも５０％であるアルミニウム孔明き板又は格子板からなる（請求項３）。

保護板はフィルムを保護しつつ、音の経路上に在ってフィルムと共に音響エネルギーを金属繊維マットと発泡体へ伝える。保護板の形態は、単位面積当たりの質量が小さく振動し易い厚さ１ｍｍ以下のアルミニウム孔明き板又は格子板でも良い。非開口部は音の反射を増大させるので、開口率は孔の形状によらず少なくとも５０％は欲しい。下記実施例１では円孔孔明き板を図示したが、孔の形状は円孔に限られず三角孔や四角孔でも良い。

開口率の数値は下表の実測吸音率に基づいて選択した。孔径４．５ｍｍφ 開口率５０％の孔明き板は、比較した孔径３．０ｍｍφ 開口率３３％の孔明き板より全周波数範囲でパネル体に高い吸音率を与えた。板厚は共に概ね１ｍｍ以下（０．８ｍｍ）である。

図１(Ａ)は本発明の一実施例としての耐水吸音パネル材１１の構造を説明する斜視図、同(Ｂ)は断面図である。パネルの寸法は２１０×２９５ｍｍ、厚さ３３．８ｍｍである。

このパネル材１１は、厚さ１．２ｍｍのアルミニウム（以下「ＡＬ」と略記）板からなる非通気面材１、ＡＬ繊維マット２、ケイ酸マグネシウム製の高さ３０ｍｍ、セルサイズ１５ｍｍのハニカム材３、ハニカム材３のセルに充填される厚さ２９ｍｍのフェノールフォーム４、ＡＬ繊維マットの周縁部を１０ｍｍ程度の幅で覆う厚さ１〜１．５ｍｍの額縁状枠板１５、厚さが２０μｍの樹脂複合フィルム６、フィルム６を覆う保護板７（厚さが０．８ｍｍのＡＬ板に４．５ｍｍφの円孔を開口率約５０％で明けた孔明き板）及びこれら全ての側面を封止するＡＬ製のコ型枠材９から構成される。

フェノールフォーム４は、密度２４ｋｇ／ｍ³の、連通気泡構造（気泡径１００μｍ以下）を有するフェノール樹脂の硬質発泡体である（製造者：米国Smithers-Oasis社、商品名：Oasis）。

ＡＬ繊維マット２は、純度９９．７％のＡＬ溶湯を細孔から噴出、急冷させて太さ１００μｍ以下の繊維にし、厚さ１．６ｍｍ、開口率３７％ののマット材に織り上げ、ＡＬエキスパンドメタルで挟んで保持したものである（製造者：株式会社ユニックス、商品名：ポアル)。

極薄フィルム６については屋外耐候性を重視し、長期耐候性データと外装材への使用実績の有無に基づいて探索し、次の樹脂複合膜を選択した。すなわちPVDF（ポリフッ化ビニリデン）８０対PMMA（ポリメチルメタクリレート）２０の組成で厚さ７．０μｍのフィルムと、PVDF２０対PMMA８０の組成（ＵＶ吸収剤配合）で厚さ１３．０μｍのフィルムとの合計２０μｍのラミネートフィルムである（製造者：電気化学工業(株)、商品名：デンカＤＸ−１４Ｓ０２２０）。１０年間の屋外暴露試験での色調変化データ（実質変化なし）と屋外構築物への同種商品の適用実績が報告されている。

フィルム６の厚さは下表の実測吸音率に基づいて選択した。同じ樹脂の２０μｍのフィルムは３０μｍのフィルムよりパネル体に高い吸音率を与えるからである。

フィルム６は、孔明き板７とＡＬ繊維マット２の表面との間で枠板１５が作る厚さ１〜１．５ｍｍの間隙に緩やかな張り方で挟持される。また、実施例２に示すように、リベット１４によりフィルムの水平方向の動きのみ拘束し、垂直方向は拘束しない。

面材１及び２は接着剤５でハニカム材３の端部に強固に接着され、パネルの周囲は防水対策のためシリコンシール剤８が塗布された枠材９で覆われる。枠板１５は裏面にシリコンシール剤８を塗布して面材２上に載置し枠材９で固定される。その上へフィルム６の周辺部がシリコンシール剤で接着される。また、パネル設置姿勢における枠材９の下辺となる部材に排出口１０を設け、保護板７の開口部から内側へ侵入した水を排出すると共に、パネル内外の圧力をバランスさせる。

（散水試験１）
図２は、実施例１の耐水吸音パネル材１１について散水試験（ＪＩＳＬ１０９２：スプレー法）を行っている様子である。試験体を水平に対して４５°に傾け、スプレーノズル１２から毎分３．８リットルの水を３０秒間掛け、試験体の重量増加の有無を調べた。その結果８３０ｇの重量に増加は認められず、漏れ込みのないことが確認できた。

（散水試験２）
図３は、実施例１の耐水性吸音パネル材１１に対して園芸用ノズル１３で水道水を棒状にして強く掛けている様子である。角度４５°、水量６．７リットル/分で３０秒間の散水を行ったところ、試験体重量の増加は認められなかった。

以上の結果から、防水フィルム６及びこのフィルムを支える支持構造は、耐水吸音パネル材１１に充分な耐水性を与えていることが確認できた。

図４は、中央を縦一列にリベット留めした実施例２の耐水吸音パネル材１１に散水試験を実施している様子である。実施例１と同じ孔明き板７の孔に頭部径６ｍｍ、軸径３ｍｍのリベット１４を挿入し、ＡＬ繊維マット２にアンカーを取ってフィルム６を保持した。リベット孔にはシリコンシール剤を充填し、孔明き板とＡＬ繊維マットの間に所定の隙間を残してリベットを締めた。このパネル１１に図３と同じ条件で散水試験を実施した。試験前後のリベット分を含む試験体重量８５０ｇに変化はなく、耐水性が確認された。

図５は、保護板として開口率が約７０％の格子板を用いた実施例３の耐水吸音パネル材１１に、散水試験を実施している様子である。図２〜図４の場合と同様に耐水性が確認された。

実施例１の耐水吸音パネル材の構造を説明する斜視図Ａと断面図Ｂである。 実施例１の耐水吸音パネル材にスプレーノズルを用いて散水試験を行っている様子を示す図である。 実施例１の耐水吸音パネル材に園芸用散水ノズルを用いて散水試験を行っている様子を示す図である。 中央を縦一列にリベット留めした実施例２の耐水吸音パネル材に園芸用散水ノズルを用いて散水試験を行っている様子を示す図である。 開口率７０％の格子板を用いた実施例３の耐水吸音パネル材に園芸用散水ノズルを用いて散水試験を行っている様子を示す図である。 ２種類の吸音パネル材について実測した垂直入射吸音率を示すグラフＡ、Ｂである。

符号の説明

１ アルミニウム板（非通気面材）
２ アルミニウム繊維マット
３ ハニカム材
４ 連通気泡の硬質樹脂発泡体
５ 接着剤
６ フィルム
７ 孔明き板又は格子板（保護板）
８ シリコンシール剤
９ コ型枠材
１０ 排出口
１１ 耐水吸音パネル材
１２ スプレーノズル
１３ 園芸用散水ノズル
１４ リベット
１５ 額縁状枠板

Claims (3)

1. ハニカム材のセルに連通気泡を有する発泡体を充填して芯材とし、該芯材の一方の面に金属繊維マットを、他方の面に非通気面材を配置して成る吸音パネル材に対し、
   金属繊維マット面を防水用の極薄フィルムで覆うために該マットの周縁部に薄い額縁状枠板を取り付け、枠板面にフィルムを載せてフィルムが弛みを伴う状態で周囲を接合し、
   さらに、フィルム面を開口部を有する保護板で覆い、且つ保護板と金属繊維マットとが枠板を介して作る空隙内で、フィルムの垂直方向を音響振動自在に緩く挟持しつつ、フィルム面を局所的に拘束することにより、
   吸音性を高く維持しつつ耐水性を付与した耐水吸音パネル材。
2. 前記フィルム面の局所的拘束は、保護材とフィルムと金属繊維マットとを貫通するリベットによる、請求項１記載の耐水吸音パネル材。
3. 前記保護板は、厚さが概ね１ｍｍで、開口率が少なくとも５０％であるアルミニウム孔明き板又は格子板である、請求項１又は２記載の耐水吸音パネル材。

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